Những cải tiến trong đánh giá tối ưu lưu lượng giao thông dựa trên giao thức virtual traffic light thông qua vanet

Một trong những thành tựu trong giai đoạn hiện tại là sự ra đời của công nghệ VANET Vehicular Ad-Hoc Network; công nghệ này xây dựng mạng lưới cho phép các phương tiện giao thông có thể

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

VÕ TRỌNG NHÂN

NHỮNG CẢI TIẾN TRONG ĐÁNH GIÁ TỐI ƯU LƯU LƯỢNG GIAO THÔNG DỰA TRÊN GIAO THỨC

“VIRTUAL TRAFFIC LIGHT” THÔNG QUA VANET

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử

Mã số: 10140005

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Đỗ Hồng Tuấn

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Trương Quang Vinh

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS.TS Đặng Thành Tín

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG

Tp HCM ngày 30 tháng 12 năm 2013

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch: TS Vũ Phan Tú

2 Thư ký: TS Hà Hoàng Kha

3 Phản biện 1: TS Trương Quang Vinh

4 Phản biện 2: PGS.TS Đặng Thành Tín

5 Ủy viên: TS Đỗ Hồng Tuấn

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆNTỬ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: MSHV:

Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh:

Chuyên ngành: Mã số :

I TÊN ĐỀ TÀI:

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Tp HCM, ngày 30 tháng 12 năm 2013

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

(Họ tên và chữ ký)

Những cải tiến trong đánh giá tối ưu lưu lượng giao thông dựa trên giao thức

“Virtual Traffic Light” thông qua VANET

Tìm hiểu kỹ về VANET, giao thức đèn giao thông ảo

Từ đó sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng, đánh giá khả năng tối ưu lưu lượng giao thông

24/06/2013

22/11/2013 Tiến sỹ Đỗ Hồng Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Trong một xă hội phát triển hiện nay, các hình thức trao đổi thông tin trở nên đa dạng, phong phú và đòi hỏi chất lượng ngày càng cao hơn Internet và thông tin di động là hai yếu tố phát triển mang tính chất toàn cầu quyết định chất lượng thông tin của các quốc gia ngày nay

Một trong những thành tựu trong giai đoạn hiện tại là sự ra đời của công nghệ VANET (Vehicular Ad-Hoc Network); công nghệ này xây dựng mạng lưới cho phép các phương tiện giao thông có thể giao tiếp được với nhau và tự tổ chức cách thức hoạt động

Trong khuôn khổ luận văn, học viên muốn đưa ra một cái nhìn tổng quan về mạng VANET và ứng dụng giao thức đèn giao thông ảo trong tối ưu lưu lượng giao thông

Do còn hạn chế về hiểu biết lý thuyết, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Học viên rất mong nhận được những phản hồi đóng góp từ thầy cô và bạn bè để hoàn thiện hơn nữa luận văn này

Học viên xin chân thành cám ơn TS Đỗ Hồng Tuấn, trưởng khoa Điện-Điện Tử

trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh đã giúp đỡ học viên thực hiện luận văn này Thầy đã theo dõi và tận tình hướng dẫn học viên hoàn thành các công việc được giao

Tp Hồ Chí Minh,ngày 30 tháng 12 năm 2013

Học viên

Võ Trọng Nhân

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn “Những cải tiến trong đánh giá tối ưu lưu lượng giao thông dựa trên giao thức “Virtual Traffic Light” thông qua VANET” bao gồm bốn phần chính:

+ Phần một trình bày về lý do và mục tiêu cần đạt được khi học viên chọn để tài:

“Những cải tiến trong đánh giá tối ưu lưu lượng giao thông dựa trên giao thức

“Virtual Traffic Light” thông qua VANET”

+ Phần hai trình bày các khái niệm, kiến trúc, giao thức định tuyến cũng như một số công nghệ không dây sử dụng trong VANET

+ Phần ba trình bày chi tiết về thuật toán đèn giao thông ảo, cách thức các phương tiện giao thông tự tổ chức để hình thành đèn giao thông ảo

+ Phần cuối cùng trình bày các kết quả mô phỏng bằng Matlab để đánh giá chất lượng thuật toán trong tối ưu lưu lượng đồng thời cũng đưa ra một số giải pháp giúp giải quyết các vấn đề gây ùn tắc giao thông Công cụ sử dụng trong lập trình mô phỏng là Matlab – một công cụ khá quen thuộc tại các trường đại học Đây là đề tài cải tiến của một đề tài trước đây dựa trên việc mô phỏng một mô hình giao thông phức tạp hơn và mang tính tổng quát hơn cũng như có khả năng mở rộng

Qua bốn phần trên, học viên hy vọng bạn đọc có một khái niệm tương đối đầy đủ về mạng VANET và thuật toán đèn giao thông ảo ứng dụng trong VANET Bên cạnh

đó, bạn đọc cũng sẽ có một cái nhìn mới mẻ về hệ thống giao thông tương lai của nhân loại, khi việc di chuyển của các phương tiện chủ yếu bằng cách tự giàn xếp và

tổ chức cách thức hoạt động để vừa đảm bảo an toàn, vừa đảm bảo tiết kiệm tối đa năng lượng và hạ tầng sử dụng

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH 3

MỤC LỤC BẢNG 4

TỪ VIẾT TẮT – KÝ HIỆU – THUẬT NGỮ 5

Phần 1: PHẦN MỞ ĐẦU 7

1.1 Đặt vấn đề 7

1.2 Mục tiêu đề tài 7

Phần 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 10

2.1 Kiến thức chung 10

2.2 Kiến trúc hệ thống Car-to-X 11

2.2.1 Mô hình các lớp giao thức 14

2.2.2 Geocast 15

2.3 VANET và các ứng dụng đặc thù 18

2.3.1 Các ứng dụng an toàn công cộng 18

2.3.2 Quản lý mật độ lưu lượng giao thông 21

2.3.2.1 Giám sát giao thông 21

2.3.2.2 Hỗ trợ ở các giao lộ 22

2.3.3 Ứng dụng giải trí 22

2.4 Khảo sát một số công nghệ viễn thông sử dụng trong VANET 23

2.4.1 WLAN-IEEE 802.11 23

2.4.2 WiMAX 24

2.4.3 Bluetooth 25

2.4.4 ZigBee 25

2.4.5 DSRC và 802.11p (WAVE) 26

2.4.6 Cấp phát kênh và tần số 29

2.4.7 Mạng di động (Cellular Network) 31

2.4.8 Thông tin vệ tinh 32

2.4.9 Hệ thống dữ liệu vô tuyến và kênh thông tin giao thông 33

2.5 Định tuyến trong VANET 33

2.5.1 Các thách thức và yêu cầu đối với định tuyến trong VANET 33

2.5.2 Phân loại các giao thức định tuyến trong VANET 36

2.5.2.1 Các giải pháp cơ bản 37

2.5.2.2 Các giải pháp dựa trên ứng dụng bản đồ 44

2.5.2.3 Các giải pháp dựa trên quỹ đạo di chuyển 47

2.5.2.3 Các giải pháp dựa trên thông tin lưu lượng giao thông 49

Phần 3: ĐÈN GIAO THÔNG ẢO – THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG 56

3.1 Quản lý giao lộ sử dụng đèn giao thông ảo 56

3.1.1.1 Quá trình lựa chọn Leader 58

3.1.1.2 Thông điệp truyền trong VTL 59

3.1.1.3 Hiệu quả trong quản lý giao lộ 60

3.1.1.4 Các thách thức 60

3.2 Chi tiết thuật toán VTL 61

Phần 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 68

4.1 Mô tả độ đo định lượng để kiểm chứng: 68

4.2 Kết quả cho từng bài toán và nhận xét đánh giá 73

4.2.1 So sánh giữa đèn giao thông ảo và đèn giao thông truyền thống 73

4.2.1.1 Lưu lượng luồng 1 cao hơn lưu lượng luồng 2 73

4.2.1.2 Lưu lượng luồng 1 cao hơn luồng 2 ở mật độ xác suất cao 74

4.2.1.3 Lưu lượng luồng 1 bằng lưu lượng luồng 2 76

4.2.2 Các giải pháp xử lý khi có tai nạn và giải quyết vấn đề lưu lượng 80

4.2.2.1 Giải pháp xử lý khi có tai nạn xảy ra trên đường 80

4.2.2.2 Giải pháp khi số xe nghẽn một hướng vượt quá ngưỡng 82

4.3 Hướng phát triển đề tài 84

KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

MỤC LỤC HÌNH

Hình 2-1: Mô hình C2C-CC 12

Hình 2-2: Kiến trúc giao thức trong hệ thống thông tin C2X 15

Hình 2-3: Bảng thông tin vị trí 16

Hình 2-4: Geographic unicast 17

Hình 2-5: Geographically-scoped broadcast 17

Hình 2-6: Topologically-scoped broadcast (trong ví dụ này scope = hops = 2) 18

Hình 2-7: Các mô hình phòng tránh va chạm (CCA) 19

Hình 2-8: Minh họa Abiding geocast 21

Hình 2-9: Giải pháp lai cho việc truy cập Internet 23

Hình 2-10: Chuẩn DSRC 28

Hình 2-11: Cấp phát kênh tần số 31

Hình 2-12: Phân loại các giao thức định tuyến trong VANET 37

Hình 2-13: Điểm neo và khoảng bảo vệ 39

Hình 2-14: Các node coordinator trong GPCR 41

Hình 2-15: Node v và w nằm trong tầm phát nhưng không xem nhau là neighbor 42

Hình 2-16: Node u không thực sự là coordinator do nó nằm ở khúc cua 42

Hình 2-17: Thuật toán Restricted Greedy trong 1 con đường 43

Hình 2-18: Lưu ý về mặt không gian trong chuyển tiếp greedy 45

Hình 2-19: Danh sách các giao lộ quyết định đường đi gói tin 46

Hình 2-20: Ví dụ về chuyển tiếp greedy 46

Hình 2-21: Ví dụ về tính toán điểm gần nhất trong GeOpps 49

Hình 2-22: Giải thuật khôi phục A-STAR 51

Hình 2-23: Vấn đề đối với giải thuật phục hồi A-STAR 52

Hình 3-1: Ví dụ về tắc đường 56

Hình 3-2: Minh họa các trường hợp xe đi vào giao lộ 57

Hình 3-3: Giản đồ quá trình hình thành đèn giao thông ảo ở giao lộ 59

Hình 3-4: Giao lộ với vòng LOA và LONR 61

Hình 3-5: Nguyên lý hoạt động của VTL 63

Hình 3-6: Máy trạng thái VTL 66

Hình 4-1: Mô hình giao lộ được sử dụng trong mô phỏng 70

Hình 4-2: Kết quả khi lưu lượng luồng 1 cao hơn luồng 2 73

Hình 4-3: Kết quả khi lưu lượng luồng 1 cao hơn luồng 2 ở mật độ xác suất cao 75

Hình 4-4: Kết quả khi lưu lượng luồng 1 bằng luồng 2 ở mật độ xác suất thấp 76

Hình 4-5: Kết quả khi lưu lượng luồng 1 bằng luồng 2 ở mật độ xác suất trung bình 78

Hình 4-6: Kết quả đánh giá khi lưu lượng luồng 1 bằng luồng 2 ở mật độ xác suất cao 79

Hình 4-7: Kết quả đánh giá các luồng sau khi có tai nạn xảy ra 81

Hình 4-8: Kết quả phân luồng sau khi số xe nghẽn 1 hướng vượt ngưỡng 82

Hình 4-9: Tự động chuyển hướng xe và tăng thêm chu kỳ xanh đỏ 83

Hình 4-10: Mạng lưới giao thông thành phố Porto hiển thị trong phần mềm DIVERT 85

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 3.1: Biến môi trường trong mô phỏng thuật toán VTL 61

Bảng 3.2: Các điều kiện hoạt động của VTL 63

Bảng 3.3: Mô tả các trạng thái ở giản đồ máy trạng thái VTL 66

Bảng 4.1: Mối quan hệ giữa giá trị trung bình (mean) và lưu lượng 68

Bảng 4.2: Chu kì lấy mẫu 71

Bảng 4.3: Kết quả tính toán 73

Bảng 4.4: Kết quả tính toán 75

Bảng 4.5: Kết quả tính toán 76

Bảng 4.6: Kết quả tính toán 78

Bảng 4.7: Kết quả tính toán 79

Bảng 4.8: Kết quả tính toán 81

Bảng 4.9: Kết quả tính toán 82

Bảng 4.10: Kết quả tính toán 83

TỪ VIẾT TẮT – KÝ HIỆU – THUẬT NGỮ

Từ viết tắt Tên đầy đủ Từ viết tắt Tên đầy đủ

3G 3-Generation LONR Line Of No Return

AMPS Advanced Mobile Phone

System MAN Metropolitan Area Network A-STAR Anchor-based Street and

Traffic-Aware Routing MANET Mobile Adhoc Networks

AU Application Unit MDDV Mobility-Centric Data

Dissemination Algorithm C2C Car to Car METD Minimum Estimated Time of

Delivery C2C-CC Car to Car Communication

Consortium MoVe Motion vector Scheme C2I Car to Infrastructure OBU OnBoard Unit

C2X Car to X OFDM Orthogonal

frequency-division multiplexing CAR Connectivity-aware routing PAN Personal Area Network CCA Cooperative Collision

Avoidance PER Packet Error Rate

CEPT

European Conference of Postal and

Telecommunications Administrations

PSDU Physical Layer Service Data

DIVERT traffic simulator RDS Radio Data System

DSRC Dedicated Short Range

Communications RFID

Radio-frequency Identification

ETSI

European Telecommunications Standards Institute

RSU Road Side Unit

EWM Emergency warning

message SADV

Static Node-Assisted Adaptive Routing Protocol FCC Federal Communications

Commission SAR Spatially Aware Routing GeOpps

Geographical Opportunistic routing for Vehicular

GSM Global System for Mobile

Communications V2V Vehicle to Vehicle GSR Geographic source routing VADD Vehicle-Assisted Data

for Microwave Access LOA Line Of Activity WLAN Wireless Local Area

Network

1.2 Mục tiêu đề tài

Dựa trên ý tưởng về khả năng xây dựng mạng lưới giao thông trong đó các xe giao tiếp được với nhau, truyền nhận các tín hiệu giao thông ảo mang tính đồng bộ cao mà không cần phải có một cấu trúc trung gian điều khiển; năm 2012 đã có đề tài của học viên Bành Trường Sơn thuộc Khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM “Tối ưu lưu lượng giao thông dựa trên giao thức Virtual Traffic Light thông qua VANET” [2] tập trung vào đánh giá khảo sát một số nội dung:

_ So sánh chất lượng khi sử dụng đèn giao thông truyền thống và đèn giao thông ảo (VTL):

+ Giao lộ 2 đường giao nhau 1 chiều

+ Giao lộ 2 đường giao nhau 2 chiều

+ Ba giao lộ đường 1 chiều liền kề

_ Ba giao lộ đường một chiều liền kề áp dụng giải pháp tránh ùn tắc dựa vào thông tin giao thông

_ Giao lộ 2 đường giao nhau 1 chiều, giao lộ 2 đường giao nhau 2 chiều và giải pháp

đề xuất nhằm giảm tắc nghẽn dựa vào điều chỉnh chu kì xanh đỏ

Tuy vậy, việc nghiên cứu trong đề tài trước chỉ được thực hiện giới hạn ở 1 giao lộ hoặc 3 giao lộ nhưng xét luồng giao thông đơn giản là 1 chiều; với mục tiêu đánh giá thuật toán sát với thực tế hơn, ý tưởng chủ đạo của đề tài này là tập trung nghiên cứu vào các vấn đề:

_ Đánh giá việc sử dụng VTL trong phạm vi nhiều giao lộ liên tiếp nhau, xe lưu thông trên các tuyến đường là 2 chiều, xe vào 1 giao lộ có sự ràng buộc bởi xe ra khỏi các giao lộ khác

_ Đánh giá việc kết hợp VTL và đèn giao thông truyền thống trong chống nghẽn so với chỉ dùng VTL do trong thực tế khó có thể bỏ toàn bộ các trụ đèn giao thông truyền thống để chuyển sang sử dụng chỉ VTL

_ Đánh giá chất lượng của thuật toán khi luồng giao thông thay đổi theo các phân bố khác nhau, ở điều kiện nào thì VTL cho hiệu quả cao

_ Nghiên cứu khả năng ứng dụng của VTL trên đường cao tốc khi có tai nạn xảy ra

để giúp thông tin cho các xe đằng sau, giảm thiểu tai nạn giây chuyền

_ Nghiên cứu giải pháp làm tăng chất lượng chống nghẽn tại các giao lộ dựa vào khả năng trao đổi thông tin của các phương tiện thông qua mạng VANET

Cũng với ý tưởng chính là thay các hệ thống trụ đèn báo hiệu tại nút giao thông bằng giao thức thông minh dựa trên thuật toán Vitual Traffic Light (VTL) thông qua mạng VANET theo tài liệu tham khảo từ dự án Distributed Virtual Traffic Light System (tháng 5 năm 2010) của nhóm tác giả người Bồ Đào Nha gồm Alexandre Santos, Hugo Conceição, Hugo Mendes, Nuno Jordão [3] VTL được tạo ra bởi một thuật toán phân phối đòi hỏi sự tham gia của các xe tại các luồng khác nhau tại một giao lộ trong một khu vực được xác định cụ thể Căn cứ vào từng điều kiện giao thông tại giao lộ đó ở từng thời điểm khác nhau, thuật toán VTL sẽ cho ra các quyết định khác nhau hoặc xe được phép đi qua giao lộ hoặc dừng lại Lưu lượng lưu thông trong mạng VANET có thể được tối ưu hóa tốt hơn do sự dàn xếp thời gian thực và hợp lí của thuật toán VTL tùy theo tình trạng ùn tắc tại khu vực giao lộ

Công việc chính của luận văn là cài đặt thuật toán VTL trên phần mềm mô phỏng Matlab để tiến hành mô phỏng Các mô hình mô phỏng được xây dựng trên Matlab gần giống với mô hình thực tế với lưu lượng xe ở các luồng tại giao lộ thay đổi theo thời gian một cách ngẫu nhiên với mật độ xác suất theo một phân bố nào đó (ví dụ như phân bố Poisson) và chu kì thời gian của tín hiệu đỏ xanh được cài đặt trước Chu

kì lấy mẫu kết quả cũng được xác định trước [2]

Mục đích của việc làm trên nhằm chứng minh thuật toán VTL có thể tối ưu hóa được lưu lượng giao thông trong các kịch bản tại giao lộ từ đó giảm thiểu được tình trạng tắc nghẽn giao thông so với hệ thống đèn giao thông truyền thống Điểm khác biệt và cải tiến hơn so với đề tài trước đây là việc đánh giá mang tính chất tổng quát cũng như sát với thực tế hơn nhờ việc tăng tính phức tạp của mô hình mô phỏng đồng thời cũng đưa ra một số giải pháp để cải thiện chất lượng chống nghẽn trong giao thông

Phần 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ

Mạng thông tin giao thông đang nhận được rất nhiều sự chú ý do hàng loạt các dịch

vụ mà nó có thể cung cấp Rất nhiều công trình và nghiên cứu trên khắp thế giới đang được tiến hành để định nghĩa các tiêu chuẩn cho khả năng truyền tín hiệu trong giao thông Chương này giới thiệu các nguyên tắc cơ bản và khái niệm của các mạng thông tin giao thông, đặc biệt chú trọng đến các công trình đã và đang thực hiện cũng như kết quả đạt được cho đến nay của châu Âu C2C-CC Các đặc tính kĩ thuật, kiến trúc

và công nghệ đã được đề xuất bởi C2C-CC là cơ sở tài liệu tham khảo cho đề tài này 2.1 Kiến thức chung

Trong những năm gần đây, có khá nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trong lĩnh vực Mobile Adhoc Networks (Manet) Phần lớn các nghiên cứu này đã tập trung vào phát triển mạng lưới thông tin với các node mạng với khả năng di chuyển một cách ngẫu nhiên Các node này có thể là thiết bị di động được gắn với người hoặc phương tiện giao thông, với khả năng thiết lập thông tin liên lạc vô tuyến trong một mô hình được phân cấp và tự tổ chức Mỗi node trong mạng, có thể hoạt động như một điểm đầu cuối hoặc như một điểm chuyển tiếp, cho phép truyền thông multihop và cung cấp việc tạo ra các mạng tự phát với tùy ý cấu trúc liên kết Bên cạnh các tính năng này,

sự ra đời của công nghệ truyền thông mới dẫn đến khả năng ứng dụng việc thông tin liên lạc không dây trong lĩnh vực giao thông vận tải, cho phép sự hình thành một lớp mới của các mạng không dây, đó là VANET Các mạng này được hình thành một cách tự nhiên giữa các phương tiện di chuyển hay với các thiết bị cố định với khả năng thông tin vô tuyến

Sự kết hợp của công nghệ không dây tầm ngắn và mạng ad-hoc hình thành khả năng truyền thông C2C và C2I - được biết đến với khái niệm Car-to-X (C2X) [4] Thường được xem như là một yếu tố quan trọng của kiến trúc giao thông thông minh (ITS), VANET cung cấp các giải pháp để cải thiện an toàn đường bộ và cho phép nhiều dịch

vụ tiềm năng tích hợp ngay trên phương tiện cung cấp cho người lái xe và hành khách

cũng như cho phép khả năng thông tin giữa các phương tiện di chuyển Tầm quan trọng và tiềm năng của VANETs là không cần phải bàn cãi nhiều bởi bằng chứng là

sự quan tâm đáng kể đối với lĩnh vực này từ cộng đồng nghiên cứu và ngành công nghiệp ô tô cũng như từ các cơ quan chính phủ và các tổ chức tiêu chuẩn hóa Trong bối cảnh này, công nghệ “Dedicated Short Range Communications ( DSRC )” được

ra đời ở Bắc Mỹ, nơi mà vào năm 2003, phổ tần 75 MHz đã được sự chấp thuận của

Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ ( FCC ) cho việc thông tin liên lạc trong giao thông [5] Mặt khác , lúc này ở châu Âu, C2C-CC đã được khởi xướng bởi các nhà sản xuất xe hơi, các tổ chức nghiên cứu và một số đối tác với mục tiêu chính là làm tăng an toàn đường bộ và tính hiệu quả trong giao thông Nhiệm vụ của C2C-CC là chuẩn hóa giao diện và giao thức truyền thông không dây giữa các phương tiện giao thông Có một số dự án nghiên cứu đã hoàn thành hoặc đang tiếp tục thực hiện sẽ được đề cập ở phần sau; mục đích là tạo và thiết lập một tiêu chuẩn công nghiệp châu

Âu mở rộng cho các hệ thống thông tin liên lạc C2X Ủy ban châu Âu đã cung cấp một băng tần duy nhất toàn châu Âu cho phép truyền tín hiệu nhanh và đáng tin cậy giữa các xe , cũng như giữa xe và các thiết bị hạ tầng được đặt dọc đường Đó là phổ tần 30 MHz trong băng 5,9 GHz sẽ được cấp phát cho các ứng dụng mới Nó sẽ tạo điều kiện cho sự phát triển và cung cấp khả năng thử nghiệm an toàn đường bộ liên quan đến các ứng dụng ở châu Âu bằng cách cung cấp một phổ tần chung và lâu dài cho ngành công nghiệp ô tô và các nhà khai thác đường bộ [6]

2.2 Kiến trúc hệ thống Car-to-X

Các phương tiện giao thông ngày nay là những hệ thống phức tạp với sự trang bị mạng máy tính kiểm soát các chức năng quan trọng nhất Trong những năm qua, hệ thống điều khiển xe ô tô đã chuyển từ tương tự sang kỹ thuật số và mạng thông tin giao thông đang nổi lên với các hình thức trao đổi thông tin In-Car, C2C và C2I, đang nhanh chóng trở thành hiện thực Với kịch bản tương lai, thông tin thời gian thực có thể được cung cấp cho xe qua các mạng không dây không đồng nhất để có được khả năng chuyển hướng thông minh hơn và cải thiện hiệu suất giao thông Trong khi động lực ban đầu cho thông tin giao thông là để thúc đẩy an toàn đường bộ, gần đây ngày

càng rõ ràng công nghệ này sẽ mở ra khả năng điều tiết giao thông và cả cung cấp các ứng dụng giải trí

Hình 2-1: Mô hình C2C-CC

In-Vehicle Domain liên quan đến mạng lưới nội bộ xe Mỗi chiếc xe được trang bị

một thiết bị On-Board Unit (OBU) thực hiện giao tiếp với tài xế hoặc hành khách thông qua thiết bị gọi là Application Unit (AU)

Ad-hoc Domain được hình thành từ một mạng lưới các xe trang bị OBU và node

mạng cố định đặt dọc trên đường Road-Side Unit (RSUs), OBUs và RSUs hình thành mạng VANET, cho phép thông tin liên lạc một cách toàn diện và khả năng tự tổ chức

mà không cần đến một đơn vị trung gian Các OBU trực tiếp giao tiếp với nhau nếu tồn tại kết nối không dây giữa chúng, hoặc thực hiện truyền thông multi-hop thông qua việc sử dụng một giao thức định tuyến chuyên dụng

Cuối cùng, trong miền cơ sở hạ tầng, các RSU có thể chỉ đơn giản là mở rộng phạm

vi vùng phủ VANET bằng cách hoạt động như một thực thể chuyển tiếp, hoặc được

gắn vào một mạng hạ tầng, do đó có thể được kết nối với internet Các RSU cho phép các OBU truy cập vào mạng hạ tầng, do đó các AU trên các phương tiện có thể trao đổi thông tin với nhau thông qua internet [5]

Hệ thống C2C-CC cơ bản bao gồm các thành phần:

 AU (Application Unit): Thiết bị dùng để chạy các ứng dụng sử dụng khả năng kết nối của OBU AU có thể được tích hợp sẵn trên phương tiện hoặc được gắn trên OBU, và có thể linh động kết nối vào xe bởi tài xế hoặc hành khách Hoặc nó cũng có thể là các thiết bị như máy tính xách tay hoặc PDA Một OBU cho phép nhiều AU tích hợp vào nó

 OBU (On-Board Unit): thực hiện các giao thức truyền thông và cung cấp dịch

vụ thông tin C2X đến các AU OBU được trang bị ít nhất một thiết bị mạng truyền thông không dây tầm ngắn dựa trên chuẩn IEEE 802.11p [7], và cũng

có thể được trang bị với các thiết bị mạng nhiều hơn từ các công nghệ khác nhau Chức năng chính của nó là kết nối vô tuyến, định tuyến ad-hoc địa lý, điều khiển nghẽn mạng, hỗ trợ IP động…

 RSU (Road-Side Unit): là các nút cố định được đặt dọc theo đường giao thông, đường cao tốc, hoặc tại các vị trí chuyên dụng như đèn tín hiệu giao thông, nơi đậu xe hoặc trạm xăng Một RSU có khả năng giao tiếp với nhiều OBU Được trang bị ít nhất một thiết bị truyền thông không dây tầm ngắn dựa trên chuẩn IEEE 802.11p, và cũng có thể được trang bị các công nghệ mạng khác để cho phép truyền thông với một mạng hạ tầng RSU có thể mở rộng phạm vi thông

tin liên lạc của miền Ad-hoc, có thể cung cấp kết nối internet hoặc có thể kết nối với RSU khác trong việc chuyển tiếp thông tin

2.2.1 Mô hình các lớp giao thức

Mô hình các lớp giao thức của OBU đề xuất bởi C2C-CC được mô tả trong hình 2.2 [9], được thiết kế với giả định rằng các ứng dụng an toàn và không an toàn có yêu cầu về khả năng thông tin liên lạc khác nhau.Thông thường, các ứng dụng an toàn chỉ phổ biến thông tin về các sự kiện trong vùng địa phương lân cận hoặc một khu vực địa lý Các phương tiện có khả năng định kỳ phát quảng bá các thông điệp ngắn (thông điệp nhận thức), hoặc chỉ tạo ra các thông điệp khi họ phát hiện sự kiện an toàn (thông báo sự kiện định hướng) Mặt khác, các ứng dụng thông tin giải trí thường thiết lập các phiên và trao đổi các gói dữ liệu đơn hướng hoặc nhị hướng giữa 2 node Geocast cung cấp kết nối ad-hoc giữa các OBU, cũng như giữa các OBU và RSU Trong khi các thông điệp an toàn được truyền đi bằng cách sử dụng tính năng Geocast, các ứng dụng không an toàn có thể truy cập đến stack giao thức IP thông thường, cũng như chúng có thể sử dụng tính năng ad-hoc và multi-hop của Geocast như một lớp IP con

Hình 2-2: Kiến trúc giao thức trong hệ thống thông tin C2X

Các ứng dụng không an toàn sử dụng các giao thức truyền thống với TCP, UDP hoặc giao thức vận chuyển khác trên nền IPv6 và có thể truy cập thông tin multi-hop không dây để giao tiếp với OBU, RSU khác hoặc máy chủ Internet

Liên quan đến lớp MAC và lớp vật lý, giao thức này có thể sử dụng nhiều công nghệ không dây khác nhau: IEEE 802.11p hoặc các công nghệ mạng LAN không dây thông thường dựa trên chuẩn IEEE 802.11a/b/g/n Hơn nữa, các công nghệ khác như các mạng di động (GSM, GPRS, 3G, WiMAX) cũng có thể được sử dụng

2.2.2 Geocast

Giao thức định tuyến địa lý có lẽ là loại giao thức hứa hẹn nhất trong số các giao thức được áp dụng trong mạng lưới giao thông Các khái niệm về mạng địa lý làm cơ sở cho truyền thông C2X Về cơ bản, Geocast là một giao thức định tuyến ad-hoc cấp phát thông tin đến node đích được nhận biết bởi vị trí địa lý của nó Nó giả định rằng các xe biết được vị trí hiện tại của mình thông qua hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

hoặc hệ thống định vị nào đó Ngoài ra, mỗi xe định kỳ quảng bá thông tin định vị này đến các phương tiện trong vùng lân cận của nó, và do đó, các xe được thông báo

về vị trí của tất cả các xe khác trong phạm vi giao tiếp trực tiếp của chúng Khi một

xe có ý định gửi thông điệp đến một khu vực địa lý đã biết, nó chọn xe khác làm nhiệm vụ chuyển tiếp thông điệp Chiếc xe này phải đang có hướng di chuyển đến khu vực mục tiêu, quá trình tương tự lặp lại cho đến khi đạt được mục đích Các gói

tin được chuyển tiếp "on the fly", dựa trên tìm kiếm địa điểm gần nhất, mà không yêu

cầu phải thiết lập hay duy trì các tuyến đường [9] Geocast giả định rằng tất cả các nút biết vị trí địa lý của nó và duy trì một bảng vị trí có chứa các nút khác và vị trí địa

lý của họ

Hình 2-3: Bảng thông tin vị trí Các thành phần giao thức cốt lõi của Geocast được giải thích trong các mục sau đây:

 Beaconing - xe định kỳ phát các thông điệp ngắn có chứa thông tin ID, vị trí địa lý hiện tại, tốc độ Khi nhận được một beacon, các phương tiện lưu trữ thông tin này trong bảng vị trí của chúng

 Location Service phân giải ID của chiếc xe thành vị trí địa lý của nó Khi một chiếc xe cần biết vị trí của một xe nào đó không có sẵn trong bảng vị trí của

nó, nó phát ra một thông điệp truy vấn ID xe tìm kiếm, số thứ tự và giới hạn hop Các nút láng giềng phát lại thông điệp này cho đến khi nó đạt đến nút tìm kiếm (hoặc giới hạn hop) Mỗi thông điệp phản hồi mà chiếc xe nhận được mang thông tin về vị trí hiện tại của xe gửi đi và một mốc thời gian Khi nhận được thông điệp này, xe sẽ thực hiện cập nhật lại bảng vị trí của nó

 Forwarding có thể hiểu về bản chất là việc chuyển tiếp các gói tin đến đích

Phương pháp hiệu quả nhất để phân phối thông tin định tuyến địa lý là nhắm các thông điệp này đến các khu vực địa lý nhất định Một vùng địa lý giới hạn có thể được xem là mục tiêu của thông điệp Trong khi các phương tiện bên ngoài các khu vực mục tiêu phục vụ chuyển tiếp tin nhắn, chỉ có những chiếc xe nằm trong khu vực này

sẽ nhận được thông điệp Geocast bao gồm các kiểu chuyển tiếp sau đây [5]:

 GeoUnicast: Phân phối bản tin giữa 2 node thông qua kết nối multi-hop Khi một node muốn gửi một gói tin đơn hướng (unicast), đầu tiên nó xác định vị trí đích cần gửi (bằng cách kiểm tra trong bảng dữ liệu vị trí) sau đó gói tin được chuyển tiếp qua các node cho đến khi tới đích

Hình 2-4: Geographic unicast

 GeoBroadcast: Phân phối các gói dữ liệu kiểu flooding Các node nằm ở khu

vực địa lý được xác định bởi các gói dữ liệu, sẽ broadcast lại gói tin này Mô hình fooding đơn giản này hiện đã được cải tiến với các công nghệ dựa trên việc đánh số gói để giảm bớt hiệu ứng bão broadcast GeoAnycast tương tự như GeoBroadcast nhưng địa chỉ lại là một là nút duy nhất trong một khu vực địa lý

Hình 2-5: Geographically-scoped broadcast

 Topologically-scoped broadcast: cung cấp khả năng broadcast lại của một gói dữ liệu từ một nguồn tới tất cả các node nằm ở khoảng cách n-hop Broadcast đơn hop là một trường hợp đặc biệt của broadcast topologically-scoped được sử dụng để gửi thông điệp định kỳ (beacon)

Hình 2-6: Topologically-scoped broadcast (trong ví dụ này scope = hops = 2) 2.3 VANET và các ứng dụng đặc thù

VANET sẽ không được triển khai thương mại trừ phi có những ứng dụng mang lại lợi ích từ công nghệ này Những nghiên cứu đầu tiên tập trung chủ yếu vào việc gia tăng an toàn giao thông Với sự giúp đỡ của thông tin giao thông, số vụ tai nạn sẽ giảm và cuộc sống của con người sẽ được cứu

Do đó, hai loại ứng dụng thu hút sự chú ý nhất trong thời gian vừa qua liên quan đến

an toàn cộng đồng, ví dụ, các ứng dụng tránh va chạm giao thông và phối hợp lưu thông, ở đó phương tiện phối hợp nhau để di chuyển một cách hợp lý Một khối lượng công việc đáng kể cũng đã được thực hiện trên các ứng dụng có liên quan quản lý giao thông, có thể giúp giảm bớt tình trạng tắc nghẽn và do đó làm giảm số vụ tai nạn, cũng như giảm thời gian đi lại

Nhiều ứng dụng khác cũng đã được đề xuất liên quan đến các mục đích khác ngoài việc đảm bảo an toàn giao thông Khá nhiều các ứng dụng trong số này có thể được

phân loại thuộc “comfort application” Mục tiêu của các ứng dụng này là để cải thiện

sự thoải mái khi đi trên đường cho cả lái xe (ví dụ, thông tin về các nhà hàng bên đường) và hành khách (ví dụ, truy cập Internet và hệ thống video theo yêu cầu) 2.3.1 Các ứng dụng an toàn công cộng

Các ứng dụng an toàn công cộng định hướng chủ yếu vào việc phòng tránh tai nạn và dẫn đến hậu quả thiệt hại về người Đặc điểm chính của loại ứng dụng này là dữ liệu

cần được quảng bá nhanh chóng và đáng tin cậy Có hai loại chính của các ứng dụng liên quan đến an toàn công cộng là hợp tác phòng tránh va chạm và thông điệp cảnh báo khẩn cấp [4]

Trong ứng dụng phòng tránh va chạm CCA (cooperative collision avoidance), mục tiêu chính là phòng tránh va chạm, bao gồm cả va chạm dây chuyền trên đường cao tốc và va chạm do xe đấu đầu trên các con đường nhỏ Các phương tiện lưu thông sẽ

tự động dừng lại khi nhận được thông điệp có va chạm hoặc có cảm giác đã xảy ra tai nạn khi các xe đi trước giảm tốc độ đột ngột Rõ ràng các ứng dụng phòng tránh va chạm yêu cầu rất nghiêm ngặt về thời gian thực, cả về độ tin cậy và độ trễ Theo một

số nghiên cứu thì một ứng dụng tránh va chạm cần có độ trễ chỉ được tối đa là 100ms

Hình 2-7: Các mô hình phòng tránh va chạm (CCA) (a) Tránh va chạm dây chuyền trên đường cao tốc đa luồng

(b) Tránh và chạm đấu đầu trên các đường nhỏ Trong ứng dụng thông tin cảnh báo khẩn cấp EWM (Emergency warning message),

xe gửi cảnh báo về tai nạn, điều kiện đường xá nguy hiểm cho các xe khác trong hoặc gần khu vực này Hiện tại EWM được chia làm 2 loại [5]:

 Instant EWM: Một thông điệp cảnh báo cần được phổ biến cho tất cả các xe trong một khu vực lân cận Ví dụ khi một xe gặp tai nạn và thắng lại đột ngột, ứng dụng sẽ gửi thông điệp khẩn cấp tức thời cho các xe trong khu vực để thông báo tình trạng Khi một thông điệp được truyền cho các xe khác trong khu vực lân cận (có thể có đường kính vài km), bản tin có thể sẽ bị mất Do

đó công nghệ vô tuyến sử dụng ở đây có thể là cả IEEE 802.11 trong mạng adhoc hay mạng di động Trong trường hợp mạng adhoc, thuật toán broadcast

chọn lọc thường được sử dụng để truyền dữ liệu Trong trường hợp mạng di động được sử dụng, các phương tiện giao thông gửi thông điệp đến base station, sau đó mạng di động sẽ làm nhiệm vụ broadcast thông điệp này đến tất cả các phương tiện trong khu vực lân cận Ưu điểm chính của việc sử dụng mạng di động là thông điệp cảnh báo có thể được truyền đi ngay cả khi mật độ

xe cộ trong khu vực thấp, điều này có nghĩa là khoảng cách giữa các phương tiện có thể lớn hơn so với tầm phát của chuẩn IEEE 802.11 Tuy nhiên nhược điểm của giải pháp này là ở thời điểm hiện tại mạng di động không được thiết

kế để xử lý loại thông điệp trong giao thông và có khả năng bị nghẽn trong thời gian cao điểm của đường cao tốc nhiều luồng

 Abiding EWM: Mục tiêu của ứng dụng Abiding EWM là gửi cảnh báo đến các lái xe khác về tai nạn hoặc điều kiện đường xá nguy hiểm suốt một thời gian dài Thông điệp cần phải được giữ lại trong khu vực và khi một phương tiện đi vào khu vực sẽ lập tức nhận được thông tin này Ứng dụng Abiding EWM sử dụng phương pháp truyền tin được gọi là abiding geocast sử dụng các tín hiệu giao thông ảo Một thách thức đối với ứng dụng Abiding EWM là phải đạt được khả năng truyền tin đáng tin cậy trên đường có mật độ xe thấp (ví dụ như vào ban đêm)

Hình 2-8: Minh họa Abiding geocast 2.3.2 Quản lý mật độ lưu lượng giao thông

Ứng dụng quản lý giao thông đường bộ được tập trung vào việc cải thiện lưu lượng giao thông, làm giảm cả hai vấn đề ùn tắc và thời gian di chuyển Sự khác biệt chính giữa các ứng dụng quản lý giao thông đường bộ và các ứng dụng an toàn công cộng

là yêu cầu về thời gian thực Như đã đề cập ở trên, các ứng dụng an toàn công cộng

có yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ và thông tin liên lạc đáng tin cậy bởi vì nếu chỉ một thông điệp bị trì hoãn hoặc bị mất, một vụ va chạm nghiêm trọng có thể xảy ra Nhu cầu thời gian thực trên các ứng dụng quản lý giao thông đường bộ là ít nghiêm ngặt hơn Mục tiêu là cung cấp cho lái xe các thông tin liên quan đến giao thông, hoặc trong các khu vực xung quanh, hoặc tại một địa điểm cụ thể, ví dụ, một giao lộ Do

đó, độ trễ có thể dài hơn và việc mất mát một số dữ liệu có thể được chấp nhận 2.3.2.1 Giám sát giao thông

Chức năng cơ bản của một ứng dụng giám sát giao thông là: Giả sử tất cả các xe đều trang bị một hệ thống định vị hoặc ít nhất là một bản đồ kỹ thuật số với các định dạng chuẩn cho từng đoạn đường Đồng thời, giả định những chiếc xe có cảm biến có thể

đo các số liệu có liên quan, ví dụ, tốc độ và nhiệt độ Mỗi chiếc xe thu thập dữ liệu,

ví dụ, tốc độ trên đoạn đường hiện tại của nó, và sau đó, trong những khoảng thời gian đều đặn, truyền dữ liệu này đến tất cả các xe trong một khu vực, có thể có đường kính lên đến vài km Xe khi nhận được dữ liệu giao thông trên đoạn đường hiện tại, lưu trữ dữ liệu đó trong một bảng, có khả năng sau đó kết hợp với các dữ liệu khác

về cùng một đoạn đường Các thông tin được lưu trữ sau đó có thể được sử dụng để hoặc chỉ đơn giản là thông báo cho lái xe hoặc để cải thiện hiệu suất của hệ thống định vị của xe

2.3.2.2 Hỗ trợ ở các giao lộ

Rất nhiều nghiên cứu đã đưa ra các giải pháp khác nhau liên quan đến xử lý tại các giao lộ, bởi vì rất nhiều tai nạn giao thông xảy ra ở khu vực này Mục tiêu của các ứng dụng loại này là hỗ trợ cho các lái xe tránh tai nạn giao thông Đối với ứng dụng loại này thì IEEE 802.11 có lẽ là sự lựa chọn tốt nhất do khả năng ứng dụng rộng rãi của nó Ngoài ra ứng dụng hỗ trợ tại các giao lộ cũng có thể kết nối với hệ thống đèn giao thông để tối ưu hóa thời gian đèn xanh, đèn đỏ Ví dụ xe cấp cứu có thể được áp dụng kết nối với hệ thống đèn giao thông để nhận đèn xanh ở tất cả giao lộ

2.3.3 Ứng dụng giải trí

Mục tiêu chính của loại ứng dụng này là làm cho chuyến đi thoải mái hơn Lớp ứng dụng này có thể được chú trọng bởi mong muốn của hành khách là có thể giao tiếp với xe khác hoặc với các điểm cố định, mạng Internet hoặc mạng điện thoại công cộng dịch vụ (PSTN) Các ứng dụng giải trí như DVD, âm nhạc, tin tức, sách nói, chương trình có thể được tải lên hệ thống giải trí của xe Ngoài ra, các ứng dụng thông tin du lịch khác nhau cũng thuộc lớp ứng dụng này Ví dụ, người lái xe có thể nhận được thông tin của địa phương trên hành trình của mình liên quan đến nhà hàng, khách sạn, trạm dừng… Hầu hết các công việc loại ứng dụng này tập trung vào việc kết nối và truy cập Internet vì Internet là công nghệ quan trọng đối với hầu hết các ứng dụng giải trí

Ngày nay, một số nhà sản xuất ô tô cung cấp luôn khả năng truy cập Internet trong các phương tiện thông qua mạng di động Thông tin liên lạc theo chuẩn IEEE 802.11 cho phép tất cả các hành khách trong xe có thể truy cập Internet, còn truyền hình thì thông qua các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình thông thường Vì vậy một giải pháp

toàn diện hơn bao gồm thông tin hành trình cũng như cung cấp các ứng dụng tiện nghi khác là khả thi thông qua cùng một công nghệ truy cập

Vấn đề chính của giải pháp trên nền IEEE 802.11 là giới hạn về tầm phát sóng Sẽ khá tốn kém nếu đặt đủ trạm gốc dọc đường đi để cung cấp đủ tầm phủ cho 802.11

Do đó một giải pháp lai là tốt hơn, sử dụng truyền thông multi-hop đến một trạm gốc gọi là gateway [5] Tuy nhiên, bởi vì giải pháp này đòi hỏi phải chuẩn bị cơ sở hạ tầng mới cũng như các giao thức, tiêu chuẩn mới cho mạng adhoc, do đó tại thời điểm này giải pháp vẫn chưa thể cạnh tranh được với các mạng di động

Hình 2-9: Giải pháp lai cho việc truy cập Internet 2.4 Khảo sát một số công nghệ viễn thông sử dụng trong VANET

Trong thời điểm hiện tại, có khá nhiều công nghệ không dây được sử dụng, đối với từng ứng dụng (InV, V2V, V2I) sẽ phù hợp với các công nghệ khác nhau [7]

các phương tiện truy cập cố định được thay thế bằng các phương tiện truy cập không dây

Trong những năm qua, một số tiêu chuẩn lớp vật lý cho WLAN được củng cố để tăng tốc độ đường truyền và giới thiệu các tính năng bổ sung Các thiết bị chuẩn mới có khả năng tương thích với chuẩn cũ để cho phép các thiết bị mới hơn giao tiếp với các thiết bị cũ hơn Ban đầu, Wi-Fi không phổ biến khi card giao tiếp mạng rất đắt và tốc

độ truyền dao động giữa 1 và 2 Mbps Mọi thứ thay đổi đáng kể với sự ra đời của 802.11b qui định lớp vật lý cho tốc độ truyền tải lên đến 11 Mbps

Theo thời gian, thêm hai kỹ thuật lớp vật lý xuất hiện nhằm tăng thêm tốc độ đường truyền Chuẩn 802.11g tăng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 54 Mbps trên giao diện vô tuyến và các tiêu chuẩn 802.11n gần đây có khả năng lên đến 300 Mbps Cần lưu ý tốc độ này chỉ là lý thuyết và không được đo trên giao diện vô tuyến Tiêu chuẩn 802.11a là một chuẩn Wi-Fi khác nhưng chưa bao giờ trở nên phổ biến bởi vì nó không sử dụng cùng băng tần số với các tiêu chuẩn 802.11 biến thể khác

2.4.2 WiMAX

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) là một công nghệ vô tuyến cố gắng thu hẹp khoảng cách giữa chuẩn 3G và WLAN WiMAX là bước đầu tiên thực hiện để xây dựng mạng MAN (Metropolitan Area Network) không dây Có hai chuẩn WiMAX chính là 802.16d, 802.16e Chuẩn 802.16d được sử dụng cho các trạm cố định Đây là giải pháp hoàn hảo cho việc kết nối các tòa nhà của công ty với chi phí thấp Đặc điểm kĩ thuật 802.16d cho phép vùng phủ lên đến 48 km và tốc độ truyền lên đến 70 Mbps Trong khi đó, chuẩn 802.16e được thiết kế đặc biệt cho các người dùng di động kết nối vào trạm cở sở (base station)

Kĩ thuật điều chế OFDM được sử dụng để phục vụ nhiều người dùng và có khả năng đương đầu với nhiễu, đa đường, trễ, di động Vì vậy, 802.16e là chuẩn WiMAX thích hợp nhất cho lĩnh vực về ô tô Tốc độ lên đến hàng chục Mbps, hỗ trợ vận tốc lên đến

100 km/h và các trạm gốc có vùng phủ lên đến 10 km, 802.16e là lựa chọn tốt cho các mô hình thành thị nơi xe được kết nối với tốc độ dữ liệu cao bằng triển khai

WiMAX Công nghệ này đã được phân tích hiệu suất trong môi trường di động và kết quả cho thấy tốc độ trung bình là 2 Mbps và 5.3 Mbps có thể thu được trong các tình huống thực tế (tốc độ xe lên tới 90 km/h), với một RTT (round trip time) trung bình 100 ms

2.4.3 Bluetooth

Mục đích của công nghệ Bluetooth cho phép thông tin không dây tầm ngắn giữa các thiết bị số Phát triển ban đầu bởi Ericsson, Bluetooth trải qua sự tiến hóa các đặc tính duy trì và phát triển bởi Special Lobby Special Interest Group (SIG) và được tiêu chuẩn hóa bởi IEEE thành chuẩn IEEE 802.15.1 Ý tưởng Bluetooth là tạo một mạch tích hợp lớn được triển khai trên các loại thiết bị khác nhau với mức tiêu thụ năng lượng rất ít và chi phí rất thấp

Bluetooth có thể tạo ra một mạng cá nhân (personal area network - PAN) cho một số thiết bị có thể kết nối được với nhau Nó hoạt động trong băng tần 2.4 GHz và do tính năng tiêu thụ điện năng thấp nên Bluetooth cho phép thông tin liên lạc trong một phạm vi hàng chục mét Thiết bị đầu cuối Bluetooth được nhóm lại trong những piconet và những piconets này cũng có thể được nối với nhau bằng phương tiện scatternet

Các tính chất của Bluetooth hoàn hảo cho mạng invehicle (InV) Một số nhà nghiên cứu cũng ủng hộ việc sử dụng Bluetooth để ứng dụng vào V2V Tuy nhiên, công nghệ này bị giới hạn bởi thời gian cần thiết để hình thành piconet và scatternet và phạm vi của thông tin liên lạc bị hạn chế

chuẩn Nó hoạt động trên 3 băng tần ISM: 868 MHz ở châu Âu, 915 MHz ở các nước như Mỹ và Úc, và 2.4 GHz (16 kênh) trong hầu hết các nước trên toàn thế giới Điều chế sử dụng mã hóa trải phổ chuỗi trực tiếp, tốc độ dữ liệu là 250 Kbps cho mỗi kênh trong dải 2.4 GHz (40 Kbps trong băng 915 MHz và 20 Kbps ở băng tần 868 MHz) Truyền trong phạm vi từ 10 đến 75 mét, mặc dù nó phụ thuộc nhiều vào môi trường cụ thể Công suất đầu ra tối đa trong các radio thường là 0 dBm (1 mW) CSMA/CA là chế độ truy cập kênh, ngoại trừ ba trường hợp (beacon, xác nhận, thông điệp của beacon định hướng thiết bị mạng)

ZigBee cung cấp tốc độ mạng lên đến 250 Kbps, nó được dự kiến sẽ được sử dụng rộng rãi như là một mạng lưới cảm biến cho mục đích giám sát và điều khiển (điều hòa không khí, hệ thống sưởi, thông gió, điều khiển ánh sáng, )

Nhìn chung, các thí nghiệm và kết quả đo cho thấy ZigBee là một công nghệ khả thi

và đầy hứa hẹn cho việc thực hiện mạng cảm biến không dây Tuy nhiên, thông tin liên lạc giữa các nút cảm biến và một trạm cơ sở trong xe phụ thuộc vào nhiều yếu

tố, chẳng hạn như tổn thất điện năng và băng thông, và thời gian gắn kết “coherent” của các kênh truyền thông cơ bản giữa các nút cảm biến và trạm cơ sở

Nguồn gốc của DSRC xuất phát từ Mỹ vào năm 2003 khi Hội đồng thông tin liên bang (Federal Communications Commission – FCC) thông qua các báo cáo và quy định để cung cấp giấy phép và các luật dịch vụ cho DSRC trong lĩnh vực hệ thống

giao thông thông minh Chuẩn DSRC được phép sử dụng miễn phí trong khoảng băng tần 5.8505.925 GHz được sử dụng chủ yếu cho mục đích an toàn giao thông ngoài ra còn cho các ứng dụng giao thông và thương mại khác

Ban đầu DSRC được phát minh với mục đích dành cho công nghệ RFID Kĩ thuật Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) được xem là tốt nhất ở thời điểm đó khi cho phép sóng mang con trực giao cận kề nhau để truyền tải nhiều dữ liệu song song Hệ thống Wireless LAN theo tiêu chuẩn IEEE 802.11a dựa trên chipset 5141 Atheros và OFDM Vì các tần số hoạt động tương tự 802.11a và DSRC được cấp bởi FCC, các chipset cho DSRC đã được thương mại hóa nên DSRC rất hấp dẫn trong các thảo luận vào thời điểm đó

Đối với các ứng dụng giao thông có tính di động cao, vấn đề thời gian (tính bằng giây) cần được giải quyết với các chipset được thiết kế cho mạng LAN không dây văn phòng Bản chất của các chức năng quét kênh và cơ chế bảo mật trong thiết bị IEEE 802.11a đòi hỏi độ trễ làm cho các tiêu chuẩn hiện hành như giao thức association không phù hợp để sử dụng với các ứng dụng yêu cầu an toàn khi xe di chuyển ở tốc độ cao để nhanh chóng trao đổi thông tin với một xe khác hoặc RSU (Road side unit) trong phạm vi phủ sóng Do đó cần có sự thay đổi ở cả cấp độ kênh truyền và cấp độ mà các quyết định được thực hiện để chấp nhận các thông điệp và định tuyến đến đích để giải quyết vấn đề này Kết quả là xuất hiện ba bộ các tiêu chuẩn và ý tưởng phát triển các ứng dụng liên quan Đầu tiên, sửa đổi về tiêu chuẩn mạng LAN không dây IEEE 802.11 để định nghĩa phổ và băng tần DSRC cho phép kết nối nhanh chóng bao gồm lớp vật lý IEEE 802.11p.Những thay đổi ở lớp IEEE 802.11 yêu cầu cung cấp các dịch vụ bảo mật mới, lựa chọn kênh ở một lớp cao hơn đặc biệt là các kênh kiểm soát và dịch vụ Các kênh này được kích hoạt thêm vào các dịch vụ mạng khác trong tiêu chuẩn IEEE 1609 cho truy cập không dây trong môi trường giao thông vận tải (Wireless Access in Vehicular Environments - WAVE) gồm có:

- Quản lí tài nguyên (IEEE 1609.1)

- An toàn dịch vụ và kiểm soát (IEEE 1609.2)

- Dịch vụ mạng (IEEE 1609.3)

- Hoạt động đa kênh truyền (IEEE 1609.4)

Hình 2-10: Chuẩn DSRC Với những chuẩn này, các xe có thể liên lạc trực tiếp trên một kênh chung trong băng tần DSRC cho các ứng dụng an toàn, trong khi những kênh sẵn có khác dành cho các thông tin liên lạc ít khẩn cấp hơn Lớp trên cùng là lớp ứng dụng (application layer) Chuẩn IEEE 802.11p (cũng được gọi là WAVE) là chuẩn nâng cao của IEEE 802.11

để hỗ trợ các ứng dụng hệ thống giao thông thông minh (ITS) bao gồm trao đổi dữ liệu giữa các xe tốc độ cao, giữa các phương tiện và cơ sở hạ tầng lắp dọc đường ở băng tần được cấp phép là 5.9 GHz Các thông tin liên lạc cung cấp bởi WAVE thường được trao đổi trên khoảng cách lên đến 1000m giữa các RSU và các xe tốc độ cao nhưng đôi khi dừng lại hay di chuyển chậm WAVE bao gồm nhiều loại ứng dụng mới liên quan đến an toàn đường bộ (ví dụ như tránh va chạm xe) và các dịch vụ khẩn cấp (ví dụ như những dịch vụ được cung cấp bởi cảnh sát, xe cứu thương và xe cứu hộ) đòi hỏi thông tin liên lạc với độ tin cậy cao và độ trễ cực thấp Một số ứng dụng

quan trọng yêu cầu tổng thời gian từ lúc phát hiện tín hiệu đến khi hoàn thành trao đổi nhiều khung dữ liệu phải được hoàn tất trong vòng 100 ms Về mặt này, WAVE tăng thêm khả năng để đơn giản hóa các hoạt động và quản lý liên quan để hỗ trợ truy cập nhanh

Hoạt động của WAVE sử dụng một kênh kiểm soát và nhiều kênh dịch vụ Truy cập

ưu tiên trong hoạt động của WAVE sử dụng cơ chế EDCA1 Phần mở rộng của PHY cho WAVE xây dựng trên hệ thống OFDM Hệ thống tần số vô tuyến WAVE chiếm băng tần vô tuyến dịch vụ ITS được cấp phép, theo các quy định liên bang tại Mỹ Các vùng và các quốc gia khác có thể phân bổ các băng tần khác trong phạm vi 5.6 GHz Hệ thống OFDM cung cấp cho WAVE khả năng giao tiếp tải dữ liệu tốc độ 3, 4.5, 6, 9, 12, 18, 24 và 27 Mbps trong các kênh 10 MHz Sự hỗ trợ truyền và nhận ở tốc độ dữ liệu Mbps 3, 6 và 12 là bắt buộc WAVE có thể tùy chọn hoạt động trên các kênh 20 MHz Nếu sử dụng các kênh tùy chọn 20 MHz, khả năng tải trọng dữ liệu 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 và 54 Mbps có thể được hỗ trợ Sự hỗ trợ truyền và nhận

ở tốc độ dữ liệu 6, 12 và 24 Mbps là bắt buộc đối với cấu hình tùy chọn 20 MHz Trong bối cảnh của tiêu chuẩn này, WAVE đề cập đến việc hoạt động trong băng tần ITS và không hoạt động trong các băng tần khác WAVE hỗ trợ khả năng truyền thông tin giữa các RSU (road side unit) và các xe di chuyển ở tốc độ lên đến 140 km/h với tỷ lệ lỗi gói (PER) ít hơn 10% cho PSDU có chiều dài là 1000 byte và giữa RSU

và các xe có tốc độ tối thiểu là 200 km/h với PER ít hơn 10% cho PSDU có chiều dài

64 byte Đối với thông tin liên lạc giữa các xe với nhau phải có khả năng chuyển thông điệp ở tốc độ gần lên đến mức tối thiểu là 283 km/h với PER ít hơn 10% cho PSDU có chiều dài 200 byte Đa đường và các hiệu ứng do di động được đề cấp đến Các tiêu chuẩn này đảm bảo cho các hoạt động đường bộ và tính an toàn cao nên dành được sự quan tâm của ngành công nghiệp ô tô

2.4.6 Cấp phát kênh và tần số

Tại châu Âu, ETSI đã đề xuất yêu cầu về phổ cho toàn châu Âu đến CEPT(European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) và tổ chức quản lí

viễn thông Châu Âu cho việc triển khai ITS trong băng tần 5.9 GHz Các băng tần MHz 5875 đến 5925 đã được yêu cầu cho việc triển khai các ứng dụng liên quan đến

an toàn ITS nên cần được bảo vệ chống lại sự can nhiễu từ các dịch vụ và băng tần khác Các băng tần MHz 5855 đến 5875 đã được yêu cầu cho ITS không có tính an toàn vì có thể hoạt động trên cơ sở không được bảo vệ khỏi nhiễu Ưu và nhược điểm của các phương pháp tiếp cận này đã được phân tích dựa trên các bộ tiêu chuẩn đánh giá Các tiêu chí này được tóm tắt như sau:

- Tiện lợi: yêu cầu chính cho vấn đề an toàn thông tin liên lạc của C2C và C2I là trễ thấp và độ tin cậy cao cho các thông điệp bắt buộc phải an toàn

- Kết nối tốt: có thể đánh giá 2 khía cạnh lỗi bit (lỗi bit phải thấp nhất có thể) và nhiễu (công suất tín hiệu phải lớn hơn nhiễu)

- Kinh tế: tiêu chí này xem xét đến giá thành của vật liệu cho sản xuất và triển khai

Rõ ràng, giá thành thấp thì tốt hơn để giảm rào cản thị trường

- Hiệu quả: tiêu chí này đánh giá tính hiệu quả của việc phân phát kênh mà cụ thể là việc sử dụng băng thông

- Khả năng mở rộng: tiêu chí này đánh giá ảnh hưởng của việc gán kênh trên toàn

bộ hệ thống thông tin C2C và C2I trong các trường hợp khác nhau như đường cao tốc, thành phố hay khu vực đồng quê

- Hướng phát triển: tiêu chí này xem xét chi phí cho việc phát triển ngoài chi phí vật liệu Giải pháp cho việc cấp phát kênh cho phép thiết kế và thực thi đơn giản hệ thống thông tin là thích hợp nhất

Car-to-Car Communication (C2C-CC) Consortium là hiệp hội công nghiệp được thành lập bởi các nhà sản xuất xe châu Âu năm 2002 Năm 2008, C2C-CC đã có 50 thành viên từ lĩnh vực công nghiệp sản xuất và nghiên cứu Mục tiêu chính là tạo ra một chuẩn công nghiệp mở cho thông tin liên lạc CAR-2-X dựa trên công nghệ WLAN nhằm đạt được sự tương thích để tạo ra chuẩn chung trên toàn cầu và vạch ra

kế hoạch triển khai Hiệp hội tập trung chủ yếu vào an toàn giao thông đường bộ và các ứng dụng tăng hiệu quả giao thông C2C-CC là tạo chuẩn mở cho các nhà sản xuất xe, nhà cung cấp, các nhóm nghiên cứu và các thành viên khác C2C-CC đã đưa

ra kịch bản sử dụng kênh một cách cơ bản Trước tiên, các chipset WLAN hiện nay chỉ hỗ trợ kênh 10 và 20 MHz Cho nên, kênh 30 MHz đòi hỏi thiết bị mới dẫn đến chi phí đầu tư cao Với lí do này, kênh 30 MHz coi như không khả thi Thứ hai, nghiên cứu cho thấy sử dụng 2 kênh liền kề dẫn đến rớt gói nên không thể chấp nhận được với các ứng dụng ITS an toàn Mặc dù nghiên cứu chỉ khảo sát trên các kênh 10 MHz nhưng khả năng tương tự chắc chắn xảy ra với các kênh 10 MHz và 20 MHz Do đó, không thể chia băng tần cấp phát ra các kênh 10 và 20 MHz Hơn nữa, vì nghiên cứu chỉ ra rằng các kênh 20 MHz dễ bị lỗi bit hơn các kênh 10 MHz nên việc sử dụng các kênh 20 MHz coi như không khả thi Mặc dù vậy việc sử dụng các kênh kế cận vẫn

có thể, các kĩ thuật hiện nay như chuyển mạch kênh WAVE (WAVE channel switching) có thể ngăn việc phát đồng thời trên các kênh này Tuy nhiễu vẫn xảy ra trên các kênh không liền kề nhưng nó vẫn thấp hơn so với các kênh liền kề Tuy nhiên, rớt gói gây ra bởi nhiễu các kênh kế cận có thể được phục hồi bằng các cơ chế

ở lớp network hoặc sự hỗ trợ của các ứng dụng

Hình 2-11: Cấp phát kênh tần số 2.4.7 Mạng di động (Cellular Network)

Bắt đầu từ các công nghệ tương tự như AMPS của Mỹ hoặc mạng di động TACS2 châu Âu đã dần dần được cải thiện với mục đích triển khai trên toàn thế giới và chất lượng dịch vụ cung cấp Sau đó thông tin số được áp dụng vào mạng di động, công nghệ GSM (hệ thống di động toàn cầu) đạt được mục đích phổ biến điện thoại di động trong dân cư Việc được áp dụng rộng rãi ở châu Âu đã dẫn đến việc mở rộng GSM cho các thị trường tiềm năng khác Công nghệ GSM là thế hệ thứ hai (2G) của mạng

di động thay thế thế hệ thứ nhất dựa trên các công nghệ tương tự Mặc dù mối quan tâm chính của các mạng di động cho đến một vài năm trước đây được tập trung vào mục đích điện thoại là chính, kết nối dữ liệu đang trở nên nhiều hơn trong những năm gần đây Sự ra đời của các mạng di động trong lĩnh vực giao thông vận tải có cách đây vài năm khi kết nối dữ liệu GSM hoặc GPRS bắt đầu được sử dụng trong hệ thống theo dõi và giám sát Sự xuất hiện của GPRS cũng có thể được thực hiện việc

sử dụng các mạng di động để cung cấp thông tin giao thông hoặc cảnh báo khẩn cấp Tuy nhiên trước khi có sự xuất hiện của công nghệ 3G, tốc độ dữ liệu thấp đã ngăn cản sự phổ biến của mạng di động trong ITS Những ưu điểm của UMTS trong môi trường di động đã hỗ trợ cho thông tin liên lạc V2V Việc sử dụng cơ sở hạ tầng của nhà mạng UMTS cho việc thông tin hai chiều chỉ là lí thuyết như các hệ thống giám sát nhưng ứng dụng của nó cho V2V vẫn là một thách thức do các vấn đề trễ vốn có Một nhược điểm nữa của việc sử dụng kết nối dữ liệu với mạng điện thoại di động là thêm phí phải được trả cho việc sử dụng cơ sở hạ tầng của nhà mạng khai thác Một

số người nghĩ rằng vẫn cần một công nghệ thông tin liên lạc phổ biến cho phạm vi ITS nên mạng di động vẫn có thể là giải pháp tốt

2.4.8 Thông tin vệ tinh

Thông tin vệ tinh bao gồm ba thành phần chính: trạm phát, hệ thống vệ tinh và các thiết bị thu Trước hết, dữ liệu được truyền đi từ trạm phát đến vệ tinh Sau đó, vệ tinh sẽ chuyển tiếp thông tin đến các thiết bị nhận Thông tin vệ tinh cung cấp vùng phủ rất rộng và khả năng broadcast cực tốt nên là phương án thích hợp để cung cấp kết nối tại các vùng xa xôi hẻo lánh như hải đảo, vùng núi Dữ liệu có thể được gửi

từ một trạm phát đến nhiều trạm thu cùng một lúc và sử dụng tần số giống nhau Vì vậy, thông tin vệ tinh rất hợp lí cho broacast đa phương tiện như truyền hình trực tiếp Mặc dù các trạm phát và các thiết bị thu thường được cài đặt ở một nơi cố định, nhưng gần đây các trạm thu hoặc phát có thể di động và được trang bị trên xe Loại kiến trúc này khả thi đối với hệ thống đơn hướng cung cấp dịch vụ I2V Tuy nhiên hiện tượng trễ do lan truyền trên cự li rất xa đến và từ vệ tinh cần được quan tâm Băng thông đạt được ở các trạm di động thường từ 300 đến 500 kbps Trạm phát thường quá lớn

để có thể trang bị trong xe nên đòi hỏi định hướng chính xác đến vệ tinh đang sử dụng UniDirectional Link Routing (UDLR) chuẩn hóa kết nối vệ tinh đơn hướng để cạnh tranh với thông tin song hướng, trong đó các trạm di động nhận dữ liệu sử dụng kênh vệ tinh và truyền dữ liệu sử dụng các công nghệ truy cập khác

2.4.9 Hệ thống dữ liệu vô tuyến và kênh thông tin giao thông

Hệ thống thông tin radio (Radio Data System - RDS) được phát triển để truyền tải thông tin sử dụng băng tần chung FM Hệ thống này cho phép kết hợp rất nhiều loại thông tin trong âm thanh phát ra như tin tức, âm nhạc,… và cả tình hình giao thông RDS cung cấp tốc độ dữ liệu khoảng 1187.5 bps và khoảng cách truyền sóng FM có thể lên đến 80 km Phiên bản RDS được triển khai tại Mỹ gọi là RBDS (Radio Broadcast Data System) cách hoạt động tương tự RDS, tuy nhiên RBDS không thông dụng bằng RDS Giải pháp thích hợp hơn cho việc truyền thông tin giao thông là hệ thống TMC (Traffic Message Channel) Với hệ thống này, thông tin về vấn đề giao thông được broadcast một cách số hóa, do đó các thiết bị định vị thích hợp có thể cảnh báo lái xe và tính toán lại tuyến đường thay thế ngay lập tức Các bản tin cảnh báo của TMC bao gồm các nhận dạng (identifier) về tình trạng giao thông và khu vực liên quan TMC thường được truyền qua RDS nên đó là lí do tại sao hai công nghệ này thường được sử dụng cùng nhau

2.5 Định tuyến trong VANET

2.5.1 Các thách thức và yêu cầu đối với định tuyến trong VANET

Định tuyến là một trong những yếu tố quan trọng cần được nghiên cứu trong VANET Các giao thức định tuyến VANET được thiết kế để truyền các gói dữ liệu tới các điểm đích sử dụng các xe khác làm điểm trung chuyển VANET có các thuộc tính độc đáo như số lượng xe lớn, tính linh động cao, và mật độ xe thay đổi nhanh chóng Ngay cả đối với một số lượng lớn phương tiện giao thông như hiện tại, xe di chuyển chậm thì đèn giao thông, nút giao thông vẫn dẫn đến phân vùng mạng thường xuyên và mật độ mạng lưới không đồng đều [1] Các tính chất này là một thách thức thực sự cho các nhà thiết kế giao thức định tuyến.Tuy nhiên, một số đặc tính của VANETs lại cung

cấp khả năng hỗ trợ tốt cho các giao thức định tuyến Ví dụ, liên kết di chuyển, di động dự đoán được ,có nguồn thông tin bổ sung (ví dụ tọa độ địa lý, bản đồ thành phố,…) có thể được khai thác để tăng hiệu suất của việc định tuyến Điều này có nghĩa rằng các nhà thiết kế giao thức định tuyến VANET được yêu cầu phải khám phá ra những thách thức kỹ thuật và thiết kế lựa chọn thay thế

_ Localized operation: một trong những yêu cầu quan trọng của định tuyến trong VANET là khả năng mở rộng Điều này có nghĩa rằng hiệu suất của các giao thức phải mở rộng quy mô theo số lượng xe trong mạng Đối với các thuật toán localized, một nút quyết định định tuyến dựa trên thông tin nội tại có sẵn của các vùng lân cận nút đó Giao thức với các hoạt động nội tại là rất cần thiết cho VANETs vì chi phí kiểm soát của nó có thể được giảm đáng kể bằng cách không đòi hỏi các nút phải biết cấu trúc liên kết của các bộ phận khác của mạng

_Nhận diện Neighbor (Neighborhood discovery): Nhận diện neighbor là một phần

cơ bản của các giao thức định tuyến Nó có thể được thực hiện như một phần của việc thiết lập tuyến đường hoặc sử dụng thông điệp điều khiển one-hop chuyên dụng gọi

là beacon Trong hầu hết các giao thức định tuyến, các nút gửi thông điệp beacon định kỳ thông báo cho các nút lân cận về nhận dạng, vị trí, và các thông tin khác có liên quan Tuy nhiên, việc lựa chọn khoảng beacon phù hợp trở nên thực sự quan trọng để tìm kiếm một sự cân bằng giữa kiểm soát chi phí và cập nhật thông tin neighbor Một số giao thức có thể sử dụng khoảng thời gian beaconing thích nghi tùy thuộc vào sự di chuyển của mạng Một hướng tiếp cận gần đây là phát hiện phản ứng của các neighbor trong mỗi gói cơ sở như một phần của việc chuyển tiếp gói dữ liệu Các giao thức này thường được gọi là beaconless

_ Nhận diện đích (Identification of the destination): Trong các giao thức định tuyến MANET truyền thống, việc định tuyến dựa trên nhận diện các node Tuy nhiên, trong VANET, việc định tuyến lại nhắm đến một khu vực hay vị trí đặc biệt Trong các giải pháp định tuyến theo vị trí địa lý, node nguồn cần biết được vị trí của node đích Để làm được điều này, một số giao thức định tuyến dựa vào việc phát quảng bá các thông điệp có chứa thông tin nhận diện vị trí đích Khi một node đích nhận được một thông điệp, nó sẽ gửi bản tin phản hồi có chứa vị trí hiện tại của nó Ngoài ra,

một số giao thức khác lại nói rằng vị trí của node đích có thể thu thập được sử dụng các giao thức ngoài, giao thức ngoài này thực hiện nhiệm vụ broadcast các thông tin Một giải pháp khác là sử dụng dịch vụ vị trí phân phối để giúp các node đích tự cập nhật vị trí của chúng một cách định kỳ Các node nguồn có thể tra cứu bảng dữ liệu này khi cần Nếu node đích di động, nó sẽ bao gồm thêm thông tin về hướng và vận tốc

_ Ước lượng hướng (Trajectory precomputation): Đối với các giao thức định tuyến VANET, sẽ thuận lợi nếu ta tính toán trước được hướng mong muốn cho các gói tin (ví dụ, danh sách các con đường nó phải đi) Ưu điểm của hướng tiếp cận này

là hướng không liên quan đến các node riêng biệt và nó cũng không ảnh hưởng bởi

sự di chuyển Các gói dữ liệu sau đó được chuyển tiếp bởi các nút lân cận gần hướng

đó nhất Tuy nhiên có trường hợp một số phần con của hướng đó không thể được chuyển tiếp nếu không đủ số lượng xe nhất định Ngoài ra, các điều kiện giao thông cũng có thể đã thay đổi do phía nguồn tính toán trước quỹ đạo Do đó, việc cho phép nguồn đánh giá lại hoặc tính toán lại hướng mới khi cần thiết là khá hữu ích; và đánh đổi sẽ là chi phí thực hiện

_ Chuyển tiếp dữ liệu (Data Forwarding): Rất nhiều giao thức định tuyến ad-hoc hiện tại tạo ra bảng định tuyến có chứa hop tiếp theo để tiến tới node đích thông qua metric cho trước Trong trường hợp đó, chọn lựa hop tiếp theo là khá đơn giản Tuy nhiên, có thể không hiệu quả trong các tình huống cần sự linh động cao như khi xảy

ra sự cố hỏng liên kết và cần phải được sửa chữa nhanh Ngoài ra một giải pháp routing khác cho các mạng VANET là dựa trên từng gói tin cơ bản Giải pháp này là khá thông dụng trong các giải pháp định tuyến theo vị trí, vì ở đó các gói tin được định tuyến theo các neighbor hiện tại của node chuyển tiếp Có khá nhiều sự lựa chọn đối với node được sử dụng là next hop hoặc với xe tiếp theo được sử dụng trong tính toán quỹ đạo

_ Giải quyết vấn đề phân tán mạng (Dealing with network partitions): Mạng VANET được đặc trưng bởi mật độ xe cộ không đồng đều Ngay cả khi mật độ giao thông dày đặc thì sự phân cắt, đèn giao thông gây ra sự phân tán mạng Điều này có nghĩa là một số gói dữ liệu có thể truyền cho những phương tiện không có khả năng